JP7081848B1 - 砂礫選別具 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡便に且つ効率的に水に含まれる土砂から所定の粒径以上の砂礫を選別することができる砂礫選別具を提供する。
【解決手段】土砂に含まれる砂礫を選別する砂礫選別具は、上流側から土砂を含む水流が流れる第一の管体と、第一の管体の分岐位置で第一の管体から分岐して接続し、第一の管体からの水流が流れる第二の管体とを備え、第一の管体は、分岐位置よりも上流側の周面に設けられ且つ第一の管体の長手方向に沿って直列に配置される複数の孔部と、各孔部を覆うように配置される第一のフィルタと、分岐位置よりも下流側の第一の管体の開口を覆うように配置される第二のフィルタとを有して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、砂礫を選別するために用いる砂礫選別具に関し、特に、海、河川、湖、沼などの水底に堆積する土砂を採取して土砂に含まれる砂礫を粒径に応じて分別・選別する砂礫選別具に関する。

水中の土砂を採取し、所定の粒径以上の砂礫を選別する場合、従来、ポンプで土砂を含む水を汲み上げ、その汲み上げた水に含まれる土砂を例えば網目を有する振るい装置にかけることで、所定の粒径以上の砂礫を選別して分離する作業が行われている。

また、下記特許文献１－３には、水中の土砂から所定の粒径以上の砂礫を選別する土砂処理装置に関する発明について提案されている。

特開平６－３２８００１号公報 特開平１０－３３７４１８号公報 特開２００３－２３０８４７号公報

本願の発明者は、大掛かりな装置を用いずに、土砂に含まれる砂礫を選別する器具の研究・開発を進め、今般、より簡便に且つ効率的に水に含まれる土砂から所定の粒径以上の砂礫を選別することができる砂礫選別具を発明するに至った。

そこで、本発明は、より簡便に且つ効率的に水に含まれる土砂から所定の粒径以上の砂礫を選別することができる砂礫選別具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の砂礫選別具は、土砂に含まれる砂礫を選別する砂礫選別具において、上流側から土砂を含む水流が流れる第一の管体（本体管）と、前記第一の管体の分岐位置で前記第一の管体から分岐して接続し、前記第一の管体からの前記水流が流れ込む第二の管体（分岐管）とを備え、前記第一の管体は、前記分岐位置よりも上流側の周面に設けられ且つ前記第一の管体の長手方向に沿って直列に配置される複数の孔部と、各孔部（を覆うよう）に配置される第一のフィルタと、前記分岐位置よりも下流側の前記第一の管体の開口（を覆うよう）に配置される第二のフィルタとを有して構成されることを特徴とする。

好ましくは、前記孔部の間隔長さは、前記第一の管体の長手方向における前記孔部の径以上である。また、前記第二の管体は前記第一の管体と９０度未満の所定角度をなして分岐し、前記第二のフィルタは、前記第二の管体の長手方向に沿って前記所定角度で前記第一の管体の横断面に配置される。さらに、前記所定角度は、２０度～４５度である。前記孔部は３つ以上設けられる。

本発明の砂礫選別具によれば、より簡便に且つ効率的に水に含まれる土砂から所定の粒径以上の砂礫を選別することができる。

本発明の実施の形態における砂礫選別具を用いた土砂処理装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施の形態における砂礫選別具の構成例を示す図である。 孔部３３の設置間隔を説明する図である。 本発明の実施の形態における砂礫選別具のより具体的な構成例を示す図である。 上流側管部材３０Aの試作品の写真を示す。 下流側管部材３０Ｂの試作品の写真を示す。 本発明の実施の形態における砂礫選別具の変形構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における砂礫選別具の別の変形構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の実施の形態における砂礫選別具を用いた土砂処理装置の全体構成を示す図である。土砂処理装置は、海、河川、湖、沼などの水底に堆積する土砂を採取して、それに含まれる砂礫を粒径に応じて仕分け・分別するための構成体であり、水中に設置される水中ポンプ（サンドポンプ）１０、その水中ポンプ１０により吸い上げた土砂を含む水を流すホース２０、及びホース２０の先端に取り付けられる砂礫選別具３０を備えて構成される。

水中ポンプ（サンドポンプ）１０は、水とともに土砂を吸い上げるために用いるポンプであり、例えばいわゆるターボ型ポンプが用いられ、ホース２０は、水中ポンプ１０の排出口に取り付けられ、水中ポンプ１０からの土砂を含む水を作業場まで送る流路を形成する管状部材である。

砂礫選別具３０は、水中ポンプ１０により水とともに吸い上げられた砂をその粒径に応じて選別する管状部材であり、ホース２０の先端に取り付けられる。

図２は、本発明の実施の形態における砂礫選別具の構成例を示す図である。砂礫選別具３０は、本体管（第一の管体）３１と、本体管３１の所定の分岐位置３１３から分岐して延びる分岐管（第二の管体）３２とを備える。本体管３１と分岐管３２は、好ましくは鋼製の円管であるが、アルミニウム管、塩化ビニル製など合成樹脂管など他の材質でもよく、また、断面形状も円形に限らず、矩形など他の形状でもよい。本体管３１において、ホース２０と連結する側の開口端を上流側開口端３１１、その反対側であって土砂を含むを排出する側の開口端を下流側開口端３１２とする。

本体管３１の上流側開口端３１aにはホース２０が連結され、本体管３１の上流側開口端３１１から、ホース２０を経由して水中ポンプ１０で汲み上げられた土砂を含む水が本体管３１内を流れる。本体管３１の口径は、水中ポンプ１０の排出能力によって適宜設計され、通常5cm～20cm程度のものが用いられる。

本体管３１は、分岐管３２が分岐する分岐位置３１３よりも上流側の周面に複数の孔部３３が設けられる。複数の孔部３３は、本体管３１の長手方向に沿って直列に配置される。そして、各孔部３３には、それを覆うように網状のフィルタ３４が配置される。

本体管３１の孔部３３は、例えば矩形、円形、楕円形の穴であり、例えば、本体管３１の長手方向の径は10cm程度、それに垂直な縦方向の径は5cm程度の矩形穴である。

フィルタ３４は、メッシュ状の金網やパンチングメタルなど網状又はメッシュ状の隙間がある部材であり、その隙間間隔の大きさにより、選別される砂礫の大きさが設定される。

例えば、設定粒径として粒径５mm以上の砂礫を選別したい場合、隙間間隔5mmのフィルタ３４を孔部３３に配置することで、土砂を含む水が本体管３１を流れる間に、孔部３３からは5mm未満の砂礫は排出され、孔部３３のフィルタ３４を通過しない5mm以上の砂礫は、分岐管３２より排出され、分岐管３２から排出される砂礫を収集することにより、設定粒径である5mm以上の砂礫を選別することができる。図1に示されるように、設定粒径未満の砂礫（図１では「細砂」と記載）は、孔部３３のフィルタ３４及び下流側開口端３１２のフィルタ３５を通過して排出され、設定粒径以上の砂礫（図１では「粗砂」と記載）は、分岐管３２の先端開口から排出され、砂礫がその粒径に応じて選別される。

図３は、孔部３３の設置間隔を説明する図である。孔部３３は、本体管３１の長手方向に沿って直列に複数箇所配置され、その孔部３３の設置間隔L1は、本体管３１の長手方向の径L2と同一又はそれより長くなるように設定される。発明者らの実験・研究によれば、
孔部３３の設置間隔L1≧本体管３１の長手方向の径L2
となるように、本体管３１に孔部３３を設けることで、より効率的に孔部３３から土砂を排出することができるようになった。また、設置される孔部３３の数は、３つ以上であることが好ましく、孔部３３を３つ以上設けることにより、分岐管３２から排出される砂礫に、孔部３３で通過しきれずに分岐管３２から排出される設定粒径未満の砂礫が混じる量が少なくなり、より選別精度の向上を図ることができる。

選別作業においては、孔部３３が下向きになるように本体管３１は設置され、水とともにフィルタ３４を通過する土砂は地面に向かって流れ落ちる。

また、本体管３１において、分岐管３２が分岐する分岐位置３１３よりも下流側の本体管３１の下流側開口端３１２の横断面を覆うように網状のフィルタ３５が配置される。フィルタ３５は、孔部３３に配置されるフィルタ３４と同一のフィルタである。フィルタ３５は、メッシュ状の金網やパンチングメタルなど網状又はメッシュ状の隙間がある部材であり、その隙間間隔フィルタ３４と同一である。選別作業において、本体管３１を流れる土砂は、本体管３１の上流側（水中ポンプ１０側）から下流側（分岐管３２側）に流れる過程において、所定の設定粒径未満の砂礫は、孔部３３のフィルタ３４フィルタ３４を通過して排出され、さらに、本体管３１の下流開口端３１２において、下流側開口端３１２を覆うように配置されるフィルタ３５を通過して排出される。フィルタ３４とフィルタ３５を通過しなかった砂礫は、分岐管３２から排出され、設定粒径以上の砂礫が選別される。

分岐管３２は、本体管３１に対して、その下流方向斜めに延びて分岐し、すなわち、本体管３１と９０度未満の所定の取り付け角度θをなして分岐して接続している。分岐管３２の取り付け角度θは、好ましくは、４５度以下、特に２０度～４５度程度の小さい角度が好ましい。比較的小さい角度とすることで、管路抵抗の分岐損失をより小さくすることができ、本体管３１内の土砂を含む水がスムーズに流れるようにすることができる。

上述したフィルタ３５は、好ましくは、分岐管の長手方向に沿って、分岐管３２の取り付け角度で本体管３１の下流側開口端３１の横断面に配置される。フィルタ３５が分岐管３２の取り付け角度と同じ角度で、下流側開口端３１２の横断面を斜めに塞ぐように配置することで、フィルタ３５の表面積が増大し、フィルタ３５による設定粒径未満の砂礫の濾過能力が向上するとともに、本体管３１の下流側開口端３１２に達した水流が、その流れる方向を変えて分岐管３２に流れ込む際の管路損失の曲がり抵抗を小さくすることができる。

本発明の砂礫選別具３０では、分岐管３２から設定粒径以上の砂礫が排出され、分岐管３２から排出される砂礫を収集することで、設定粒径以上の砂礫を選別して得ることができるようになる。

図４は、本発明の実施の形態における砂礫選別具のより具体的な構成例を示す図である。図４（ａ）に示されるように、砂礫選別具３０は、本体管３１を分岐位置３１３の上流側手前位置で２つに分離可能に構成され、互いに連結可能に分離された上流側管部材３０Aと下流側管部材３０Ｂとで構成される。

図５は、上流側管部材３０Aの試作品の写真を示す。図４及び図５において、上流側管部材３０Ａには、長手方向に直列に配置された３個所の孔部３３が設けられ、網状のフィルタ３４が上流側管部材３０Ａの周面に巻かれて、孔部３３を覆うように取り付けられる。上流側管部材３０Ａに巻かれるフィルタ３４は固定具３６により固定される。

図６は、下流側管部材３０Ｂの試作品の写真を示す。図４及び図６において、下流側管部材３０Ｂには、分岐管３２が接続し、分岐管３２は例えば溶接加工により下流側管部材３０Ｂに取り付けられる。下流側管部材３０Ｂの下流側開口端３１２には、フランジ３７が取り付けられ、網状のフィルタ３５は、２枚のフランジ３７に挟まれてボルト・ナットなどの固定具３８により、下流側開口端３１２の横断面を覆うようにして取り付けられる。フランジ３７の一方は、例えば溶接加工により下流側開口端３１２に形成される。図４（ｂ）に、フィルタ３５がフランジ３７に取り付けられている状態を示す図であって、下流側開口端３１２の横断面を正面から見た図４（ａ）のＡ－Ａ線に沿った模式的な図が示される。

図７は、本発明の実施の形態における砂礫選別具の変形構成例を示す図である。図７の構成例では、砂礫選別具３０は、フィルタ３５の下流側に延長管３９が取り付けられる。作業場での周囲環境に応じて、フィルタ３５を通過する水流が流れる管状流路を形成することができる。

図８は、本発明の実施の形態における砂礫選別具の別の変形構成例を示す図である。図８の構成例では、フィルタ３５は、分岐管３２の取り付け角度に沿った角度で取り付けられることに代わって、下流側開口端３１２の垂直横断面に取り付けられる。より簡便に製作することができる。

上述した本発明の砂礫選別具は、本体管３１とそこから分岐する分岐管３２とを備える構成として説明したが、分岐管３２が本体管３１から折れ曲がって（若しくは湾曲して）延びる本体管３１の一部としての延長管として理解することもできる。その場合、フィルタ３５が配置される下流側開口端３１２は本体管３１の周面に設けられる孔部とみなすことができる。本体管３１と分岐管３２とを備える本発明の砂礫選別具の構成は、上記理解による構成も含むものである。

本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る各種変形、修正を含む要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれることは勿論である。

１０：水中ポンプ、２０：ホース、３０：砂礫選別具、３０Ａ：上流側管部材、３０Ｂ：下流側管部材、３１：本体管、３２：分岐管、３３：孔部、３４：フィルタ、３５：フィルタ、３６：固定具、３７：フランジ、３８：固定具、３９：延長管、３１１：上流側開口端、３１２：下流側開口端、３１３：分岐位置

Claims (6)

1. 土砂に含まれる砂礫を選別する砂礫選別具において、
   上流側から土砂を含む水流が流れる第一の管体と、
   前記第一の管体の分岐位置で前記第一の管体から分岐して接続し、前記第一の管体からの前記水流が流れ込む第二の管体とを備え、
   前記第一の管体は、前記分岐位置よりも上流側の周面に設けられ且つ前記第一の管体の長手方向に沿って直列に配置される複数の孔部と、各孔部を覆うように配置される第一のフィルタと、前記分岐位置よりも下流側の前記第一の管体の開口を覆うように配置される第二のフィルタとを有して構成されることを特徴とする砂礫選別具。
2. 前記孔部の間の間隔長さは、前記第一の管体の長手方向における前記孔部の径以上であることを特徴とする請求項１に記載の砂礫選別具。
3. 前記第二の管体は前記第一の管体と９０度未満の所定角度をなして分岐し、前記第二のフィルタは、前記第二の管体の長手方向に沿って前記所定角度で前記第一の管体の前記開口の横断面に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の砂礫選別具。
4. 土砂に含まれる砂礫を選別する砂礫選別具において、
   上流側から土砂を含む水流が流れる第一の管体と、
   前記第一の管体の下流側の末端位置に開口が形成された状態で前記末端位置から前記第一の管体と９０度未満の所定角度をなして折れ曲がって接続し、前記第一の管体からの前記水流が流れ込む第二の管体とを備え、
   前記第一の管体は、前記末端位置よりも上流側の周面に設けられ且つ前記第一の管体の長手方向に沿って直列に配置される複数の孔部と、各孔部を覆うように配置される第一のフィルタと、前記末端位置の前記第１の管体の前記開口を覆うように配置される第二のフィルタとを有して構成され、
   前記第二のフィルタは、前記第二の管体の長手方向に沿って前記所定角度で前記第一の管体の前記開口の横断面に配置されることを特徴とする砂礫選別具。
5. 前記所定角度は、２０度～４５度であることを特徴とする請求項３又は４に記載の砂礫選別具。
6. 前記孔部は３つ以上設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の砂礫選別具。

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